一种环保制作简单的超级电容器用电极材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种环保制作简单的超级电容器用电极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展和人口的急剧增长，人类所依靠的资源和能源日益枯竭，开发经济、高效的新能源是当今世界解决这些问题的重要课题。超级电容器由于具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长等优点，被广泛应用于电动汽车，军事，移动通讯设备等领域，从而引起了科研工作者的广泛关注。电极材料是超级电容器技术发展的核心，用作超级电容器电极材料的物质应具有适当的热力学稳定性，以及良好的电子、离子导电性，并且在商业应用中要求其成本低且重量轻。超级电容器电极材料通常采用具有高比表面积多孔材料，如:活性炭、碳纳米管、石墨等价格低廉、来源广泛的材料，但唯一的缺点就是能量密度不尚。炭化组有很尚的化学稳定性和良好的尚温性能，抗氧化能力强，导电性大，碳纳米纤维也具有优良的导电性，并且具有良好的表面效应，能够与其他电极材料很好的复合，发挥协同作用。本发明将废弃的PVC通过化学物理方法制备出性能优良的活性炭作为基体电极材料，与其他电极材料复合，制备出性能优良的超级电容器电极材料，且无毒环保、安全高效、工艺简单，应用前景良好。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种环保制作简单的超级电容器用电极材料及其制备方法。
[0004]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:
一种环保制作简单的超级电容器用电极材料，由下列重量份的原料制成:聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.3-0.5、碳纳米纤维2-3、增强纤维1-2、3，4-乙撑二氧噻吩1_2、碳化铌1-2、碳化钽2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、丙烯酸树脂1_2、苯基三乙氧基硅烷1_2、蒸馏水10-15 ；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:阳起石粉5-6、硫酸镁2-3、铝酸酯偶联剂DL-4112-3、麦饭石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、废弃PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高锰酸钾20-30、碳酸锆钾2-3、环己酮100-150 ;制备方法是将废弃的PVC材料和聚苯乙烯微球加到环己酮中溶解，再加入阳起石粉、麦饭石粉、竹炭搅拌均匀，升高温度至60-80° C，再加入二甲基硅油、铝酸酯偶联剂DL-411、硫酸镁、碳酸锆钾搅拌反应1-2小时，加到双螺旋机中挤出制粒，将制成的颗粒加到炭烧炉中，和高锰酸钾混合均匀在氮气的保护下于700-800° C下煅烧2-4小时，自然冷却至室温粉碎即可。
[0005]本发明所述一种环保制作简单的超级电容器用电极材料，由以下步骤具体制成:
(1)将蒸馏水、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、丙烯酸树脂、3，4-乙撑二氧噻吩和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60° C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
(2)将步骤(I)的产物和苯基三乙氧基硅烷及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600。C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
[0006]本发明的优点是:本发明制备利用废弃的PVC制备出高比表面积、多孔、导电性高的电极材料为基体，掺杂的炭化钽具有良好的化学稳定性、高温性能和导电性，掺杂的碳纳米纤维具有良好的表面效应，能够让其他电极材料很好的复合，发挥协同作用。本发明无毒环保、安全高效、工艺简单，应用前景良好。
[0007]具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0008]一种环保制作简单的超级电容器用电极材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.4、碳纳米纤维3、增强纤维2、3，4-乙撑二氧噻吩1、碳化铌1、碳化钽3、改性废弃PVC基活性炭120、丙烯酸树脂1、苯基三乙氧基硅烷2、蒸馏水15 ；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份(公斤)的原料制成:阳起石粉5、硫酸镁3、铝酸酯偶联剂DL-4112、麦饭石粉3、竹炭8、二甲基硅油1、废弃PVC材料500、聚苯乙烯微球7、高锰酸钾30、碳酸锆钾3、环己酮130 ;制备方法是将废弃的PVC材料和聚苯乙烯微球加到环己酮中溶解，再加入阳起石粉、麦饭石粉、竹炭搅拌均匀，升高温度至60-80° C，再加入二甲基硅油、铝酸酯偶联剂DL-411、硫酸镁、碳酸锆钾搅拌反应1-2小时，加到双螺旋机中挤出制粒，将制成的颗粒加到炭烧炉中，和高锰酸钾混合均匀在氮气的保护下于700-800° C下煅烧2-4小时，自然冷却至室温粉碎即可。
[0009]本发明所述一种环保制作简单的超级电容器用电极材料，由以下步骤具体制成:
(1)将蒸馏水、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、丙烯酸树脂、3，4-乙撑二氧噻吩和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60° C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
(2)将步骤(I)的产物和苯基三乙氧基硅烷及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600。C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
[0010]以实施例中的电极材料和导电剂、粘结剂按照比例混合，加入少量的无水乙醇混合均匀，均匀涂抹在不锈钢网集流体上真空干燥，以饱和甘汞电极为参比电极，聚四氟乙烯为隔膜，以6mol/l的KOH电解质水溶液为电解液，在1.2-2.5V的范围内，在恒流(5mA)下进行循环测试，容量:1.68F，内阻:1.5Ω.m，循环容量保持率(％):98.6。
【主权项】
1.一种环保制作简单的超级电容器用电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.3-0.5、碳纳米纤维2-3、增强纤维1-2、3，4-乙撑二氧噻吩1-2、碳化铌1-2、碳化钽2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、丙烯酸树脂1_2、苯基三乙氧基硅烷1-2、蒸馏水10-15 ； 所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:阳起石粉5-6、硫酸镁2-3、铝酸酯偶联剂DL-4112-3、麦饭石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、废弃PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高锰酸钾20-30、碳酸锆钾2-3、环己酮100-150 ;制备方法是将废弃的PVC材料和聚苯乙烯微球加到环己酮中溶解，再加入阳起石粉、麦饭石粉、竹炭搅拌均匀，升高温度至60-80° C，再加入二甲基硅油、铝酸酯偶联剂DL-411、硫酸镁、碳酸锆钾搅拌反应1-2小时，加到双螺旋机中挤出制粒，将制成的颗粒加到炭烧炉中，和高锰酸钾混合均匀在氮气的保护下于700-800° C下煅烧2-4小时，自然冷却至室温粉碎即可。
2.根据权利要求1所述一种环保制作简单的超级电容器用电极材料，其特征在于，由以下步骤具体制成: (1)将蒸馏水、聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、丙烯酸树脂、3，4-乙撑二氧噻吩和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60° C，形成浆料，喷雾干燥后备用； (2)将步骤(I)的产物和苯基三乙氧基硅烷及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600。C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
【专利摘要】本发明公开了一种环保制作简单的超级电容器用电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯0.3-0.5、碳纳米纤维2-3、增强纤维1-2、3,4-乙撑二氧噻吩1-2、碳化铌1-2、碳化钽2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、丙烯酸树脂1-2、苯基三乙氧基硅烷1-2、蒸馏水10-15；本发明制备利用废弃的PVC制备出高比表面积、多孔、导电性高的电极材料为基体，掺杂的炭化钽具有良好的化学稳定性、高温性能和导电性，掺杂的碳纳米纤维具有良好的表面效应，能够让其他电极材料很好的复合，发挥协同作用。本发明无毒环保、安全高效、工艺简单，应用前景良好。
【IPC分类】H01G11-86, H01G11-44, H01G11-40
【公开号】CN104779069
【申请号】CN201510154860
【发明人】李亚, 肖建平, 郑颖
【申请人】安徽江威精密制造有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月2日